香溪河库湾轮虫现状及水质评价初探

香溪河是长江三峡水库湖北省最大的支流。通过对香溪河库湾(下游河段)一周年的调查,发现轮虫80种,其中占优势的有13种。轮虫密度在不同样点差异显著,样点Ⅸ最低(仅为68.96 ind./L),样点Ⅵ最高(为1505.83ind./L);对9个样点进行聚类分析,可分为4组,第1组为样点Ⅰ至Ⅴ,第2组为样点Ⅵ,第3组为样点Ⅶ、Ⅷ,第4组为样点Ⅸ;除样点Ⅸ外,沿着水流方向,轮虫密度逐渐降低;在时间上差异也显著(P<0.01),9月份最高(2664.17ind./L),12月份最低(85.00ind./L)。水质评价表明香溪河库湾属于中污染。     

辽河流域河段蜿蜒度特征分析

对辽河流域河流水系进行分段, 计算河段的蜿蜒度, 分析各子流域东辽河、西辽河、浑太河、辽河干流及其支流的河段蜿蜒特征, 对4个子流域之间的河段蜿蜒度进行了差异显著性分析; 并研究了河段蜿蜒度与地貌、河流等级、坡降的关系, 结果表明: (1)辽河流域共有3158个河段, 河段蜿蜒度范围为1-4.2; (2)各子流域低度蜿蜒河段占流域总河段数的70%左右, 辽河干流属于高度蜿蜒河段, 大多数源头河流、西辽河中下游以及辽河干流东部的招苏台河、清河、柴河的上游属于低度蜿蜒河段, 东辽河和浑太河河流从源头山地区流向平原地区后河流逐渐蜿蜒;(3)东辽河、西辽河和浑太河3个子流域之间河段蜿蜒度差异不显著, 辽河干流及支流河段蜿蜒度显著高于其他个子流域; (4)不同地貌类型间河段蜿蜒度差异极显著, 河段蜿蜒度与河流等级成正相关关系, 河段蜿蜒度与坡降成负相关关系。     

香溪河流域水体环境因子研究

基于香溪河及其三大支流古夫河、高岚河与九冲河的8年监测数据,对该流域水体的环境因子及其时空动态进行了比较分析。结果显示,香溪河流域的水体呈中性偏弱碱性,属于中等硬度水,水体溶解氧丰富,还原性物质以及氯化物水平不高,具有较强的缓冲能力。多数环境因子具有明显的季节变化,而年际变化规律不显著。香溪河流域水体的主要营养元素氮含量较高,并以有城镇影响的古夫河为最;高岚河由于受到生活污水与农业活动的影响,水质相对较差;香溪河的磷污染严重;森林覆盖率较高的九冲河的水质最佳。在香溪河流域,氮主要以面源污染的方式进入河道,而香溪河的磷则主要以点源污染的方式进入河道。水土流失是香溪河流域面源污染的主要途径,磷矿和磷化工厂的排污则是磷点源污染的主要途径。从保护三峡水库香溪河库湾的生态学角度考虑,应重点控制香溪河磷的点源污染。     

蒲河流域河流生境质量综合评价及其与水质响应关系

河流生境是河流生物赖以生存的环境,是维持河流生态完整性、维护河流健康的重要因素。本文结合蒲河流域环境特点,运用层次分析法建立了蒲河流域河流生境质量评价体系,对流域内25个河段的生境质量状况进行了综合评价,并进一步分析了河流生境综合评价指数与河流水质的相关关系。结果表明:(1)蒲河流域25个河段的生境质量状况差异显著,其中1个河段的生境质量等级为好,5个河段为较好等级,16个河段为一般等级,3个河段为较差等级。(2)生境综合评价指数与TP、NH4+-N、CODCr呈负相关,生境质量评价体系中其他指标也与水质指标具有相关性,表明生境质量是影响水质的重要因素。     

城镇化背景下河流生境评价——以深圳市为例

城镇化背景下，河流生态系统退化趋势明显，有效评价河流生境状况是修复和保护河流生态系统健康的重要基础。深圳市作为全国经济发展的窗口城市，河流生境的调查研究十分匮乏。因此，为阐明深圳市不同城镇化程度的流域河流生境的差异与主要影响因素，对深圳市两个代表性流域的河流生境展开了研究。针对深圳市河流的生境特点，于2019年丰水期（8月）和枯水期（11月）对城镇化程度较高的深圳河流域的13个样点和城镇化程度较低的坪山河流域12个样点河段的生境状况进行定量调查与评价。采用综合评价法，从河床、河道和河岸带3个方面选取10个生境指标，构建深圳市河流生境评价指标体系和评价方法。结果表明：深圳河流域河流生境质量总体较差，生境评价等级为"良"、"中"、"差"的样点河段分别占7.7%、38.5%、53.8%；坪山河流域河流生境质量总体较好，生境评价等级为"优"、"良"、"中"、"差"的样点河段分别占8.3%、41.7%、41.7%、8.3%。方差分析结果表明两次调查河流生境状况无显著性差异，短时间跨度内河流生境状况变化较小；两个流域河流生境状况差异显著，城镇化程度较低的坪山河流域河流生境质量显著好于城镇化程度较高的深圳河流域。河流生境评估指标主成分分析结果表明人类活动强度、河岸稳定性、河道变化、底质、河岸土地利用及植被多样性是影响深圳市河流生境变化的主要因子。本文对河床、河道、河岸带3个方面分别提出针对性的修复建议，对深圳市河流的生境修复和保护具有重要的指导作用。     

基于主成分分析和熵权法的河流生境质量评价方法——以清河为例

河流生境是维持河流生态完整性, 维护河流健康的一个重要因素, 为更科学准确的对河流生境质量进行评价,以辽宁省清河为研究区域, 分别采用熵权法和主成分分析赋权法确定权重, 构建河流生境质量评价指数(RHI), 以选择一种合理赋权方法。结果显示, 熵权法河流生境质量评价结果显示清河流域生境质量较好的河段3 个, 生境质量一般的河段6 个, 没有生境质量为好和差的河段。主成分分析赋权法评价结果显示生境质量为好的河段2 个, 生境质量较好的河段1 个, 生境质量一般的河段2 个, 生境质量为差的河段4 个。比照清河生境实际情况, 主成分分析赋权法与实际情况相贴切并对指标进行优选, 避免各指标重复赋权, 更全面准确地反映生境质量的高低。     

香溪河库湾春季水华期间水体光学特征及相关分析

研究了香溪河库湾春季水华期间(2006年3月3日—4月16日)透明度水层可见光衰减系数KSd的时空特征,分析其与表层水叶绿素a浓度、DOC浓度和透明度Sd的相关关系。结果表明:香溪河库湾春季水华可见光衰减系数KSd时空变异很大;除峡口河段(样点X7—X8)外,可见光衰减系数KSd的变化特征取决于叶绿素a浓度和DOC浓度的时空变化,类似于深水湖泊;除峡口河段(样点X7—X8)外,香溪河库湾可见光衰减系数KSd和透明度之间呈反比的关系具有显著的相关,但它们之间的反比关系因水体叶绿素a和无机悬浮颗粒的空间差异而有所不同。       

梯级水电站开发对香溪河悬浮颗粒物粒径及浓度的影响

通过对香溪河悬浮颗粒物粒度及浓度的实验分析,研究梯级水电站开发对河流悬浮颗粒物的影响,结果表明:(1)香溪河干流悬浮颗粒物粒径由上游到中游逐渐减小,并且在无水电站干扰时颗粒物粒径减小幅度较大;(2)从进水口至出水口河段,水电站悬浮颗粒物粒径总体变化不显著;(3)水电站从进水口河段至出水口河段,总悬浮颗粒物浓度(CTPM)在某些位置有所增加,有机颗粒物浓度(CPOM)无明显变化.悬浮颗粒物粒度及浓度的变化与水流流速及流量有着相当大关系.     

香溪河流域梯级水库底栖动物群落比较

对香溪河流域3座梯级水库（古洞口一级水库、古洞口二级水库和三峡水库香溪河库湾）的底栖动物进行了比较生态学研究。运用主成分分析（PCA）对梯级水库的水质进行研究,表明沿着水库的梯度水质逐渐恶化。运用非度量多维标度法（NMS）对梯级水库的底栖动物群落结构进行相似性比较,表明选择水库湖泊区的样点进行梯级水库底栖动物生态学研究具有典型代表性。在物种组成和密度方面,古洞口一级水库和香溪河库湾都是寡毛类占优势,古洞口二级水库是摇蚊幼虫占优势。但3个水库都是耐污种占优势。采用典型对应分析（CCA）解析底栖动物群落结构与环境因子的关系,显示3个水库群落结构的差异主要由浊度造成。用TOC／Turb来表征有机物对浊度的贡献,结果显示古洞口二级水库有机物对浊度的贡献相对较小,因而表明泥沙等无机物对浊度的贡献相对较大。     

引水型电站对河流底栖动物栖息地的影响及生态需水量

于2005年12月至2006年5月,对香溪河干流一典型引水型电站--苍坪河电站取水对坝下河段底栖动物栖息地的影响及河道的最小生态需水量进行调查研究,利用加权可利用宽度法(Weighted Usable Width)分别计算了香溪河底栖动物3个主要的目(蜉蝣目、襀翅目和毛翅目)的各断面加权可利用宽度,并对各断面结果进行比较.结果表明,电站引水坝的取水使下游河段部分地出现干涸,3个目的加权可利用宽度显著减小.根据底栖动物加权可利用宽度与流量的回归关系,计算得香溪河底栖动物主要类群的最小生态需水量为3.8 m3/s.     

香溪河水系大型底栖动物功能摄食类群生态学

2004年7月至2007年6月,通过大型底栖无脊椎动物的量化监测,对三峡水库湖北库区最大河流香溪河大型底栖无脊椎动物功能摄食类群生态学进行研究.结果表明:香溪河大型底栖动物以收集者占绝对优势,其次为刮食者,捕食者、滤食者、撕食者相对丰度较小;各功能摄食类群分布明显受时空资源位的限制;香溪河物质循环能力、两岸物质的输入量和粗有机颗粒/ 细有机颗粒在九冲河明显高于其它河流,在冬季高于其它季节;物质输送能力以高岚河最高,在时间方面以冬季明显高于其它季节.逐步回归分析表明,流速、电导、浊度、总氮、二氧化硅对香溪河河流生态系统物质循环具有指示作用;二氧化硅和化学需氧量对物质输送能力具有指示作用;水温、水深、二氧化硅、总磷可作为沿岸物质输入量的指标;水温、二氧化硅可作为评估河道中粗、细有机颗粒比例的重要指标.     

三峡库区古夫河着生藻类叶绿素a的时空分布特征及其影响因素

古夫河系长江三峡水库湖北省境内香溪河的一条支流,发源于神农架林区并最终汇入三峡水库香溪河库湾,是流域生态学研究的热点水体。本文对古夫河2010年9月至2011年8月干流及主要支流21个样点的着生藻类叶绿素a和14项环境因子进行了调查,采用多元统计方法对调查数据进行了方差分析、聚类分析、偏相关分析和逐步回归分析,研究了着生藻类叶绿素a的时空分布特征及其主要环境影响因子。结果表明：叶绿素a含量范围为0.07—145.96 mg/m2,平均值为11.63 mg/m2。不同样点的叶绿素a含量差异显著,其中古夫河干流上游低于下游,支流竹园河上游高于下游,表现为人为影响大的区域高于人为影响小的区域;不同季节着生藻类叶绿素a含量差异显著,表现出冬春季高、夏秋季低的趋势。古夫河着生藻类叶绿素a与总磷和硬度呈极显著正相关,与电导率、氨氮和总氮呈显著正相关,而与流速呈极显著负相关;水体总磷是古夫河流域着生藻类生长的第一限制因子,流速对着生藻类的生长具有显著抑制作用;古夫河着生藻类生物量空间格局可能由其生境尺度（营养盐）和流域尺度（硬度和电导率）的特征决定,而古夫河着生藻类生物量时间变化主要受水动力（流速）的影响。     

Developing a Benthic Index of Biological Integrity and Some Relationships to Environmental Factors in the Subtropical Xiangxi River,China

The aim of this study is to develop a benthic index of biotic integrity (B‐IBI) to help understand how the increasing anthropogenic pressure may impact the subtropical Xiangxi River in China. Benthic macroinvertebrate and environmental surveys were conducted at 77 sites in early summer 2004. Each collection site was categorized as reference or impaired based on physical, chemical, biological, and land‐use information. Six non‐redundant metrics from 35 metrics were used to differentiate between reference and impaired sites. We selected six metrics for the final IBI. The scoring criteria of each metric were normalized based on the quadrisection and 0–10 scaling systems. Both scaling methods were used to assess the aquatic health of each site in the Xiangxi River watershed. The results showed that most sites were in fairly poor condition. Furthermore, we identified the relationship between B‐IBI metrics, water‐quality, and land‐use variables with a principal component analysis. A composite of nutrients and land‐use intensity explained most variances. These results suggest that the B‐IBI may be a suitable method for assessing river conditions within the subtropical Xiangxi River in central China (© 2010 WILEY‐VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim)     

Dynamics of main nutrient input to Xiangxi Bay of the Three-Gorges Reservoir

Based on routine monitoring data in Xiangxi River and its main tributary Gaolan River from September 2000 to June 2005, this paper estimates the contribution of riverine nutrients, and analyzes the monthly dynamics of concentrations and fluxes of nutrients. The results show that Xiangxi Bay annually receives 1623.49 tons of total nitrogen (TN) and 331.85 tons of total phosphorus; Xiangxi River alone accounts for 68.50% of the total nitrogen fluxes and 91.74% of the total phosphorus fluxes. In these two rivers, dissolved inorganic nitrogen (DIN) is the dominating form of nitrogen; fluxes of DIN and TN are high during summer (July), mid-spring and autumn, and relatively low in winter; non-point source pollutants that flow into rivers are the most important pathway of nitrogen. Orthophosphate is the dominating form of phosphorus in Xiangxi River, relatively low in Gaolan River; fluxes of phosphorus are high during summer and late spring, relatively low during winter and late autumn in Gaolan River, but fluctuate irregularly in Xiangxi River; phosphorus in Gaolan River is mainly caused by non-point source pollutants, while point source pollutants of phosphorus play an important role in Xiangxi River. Soil erosion probably represents the major way of non-point source pollutants, while the drainages of phosphorus diggings and factory discharges play the most important role in the point source pollutants of phosphorus. This research suggests that measures must be taken to control the point source pollutants of phosphorus in Xiangxi River in order to protect Xiangxi Bay of the Three-Gorges Reservoir.     

Dynamics of main nutrient input to Xiangxi Bay of the Three-Gorges Reservoir

Based on routine monitoring data in Xiangxi River and its main tributary Gaolan River from September 2000 to June 2005, this paper estimates the contribution of riverine nutrients, and analyzes the monthly dynamics of concentrations and fluxes of nutrients. The results show that Xiangxi Bay annually receives 1623.49 tons of total nitrogen (TN) and 331.85 tons of total phosphorus; Xiangxi River alone accounts for 68.50% of the total nitrogen fluxes and 91.74% of the total phosphorus fluxes. In these two rivers, dissolved inorganic nitrogen (DIN) is the dominating form of nitrogen; fluxes of DIN and TN are high during summer (July), mid-spring and autumn, and relatively low in winter; non-point source pollutants that flow into rivers are the most important pathway of nitrogen. Orthophosphate is the dominating form of phosphorus in Xiangxi River, relatively low in Gaolan River; fluxes of phosphorus are high during summer and late spring, relatively low during winter and late autumn in Gaolan River, but fluctuate irregularly in Xiangxi River; phosphorus in Gaolan River is mainly caused by non-point source pollutants, while point source pollutants of phosphorus play an important role in Xiangxi River. Soil erosion probably represents the major way of non-point source pollutants, while the drainages of phosphorus diggings and factory discharges play the most important role in the point source pollutants of phosphorus. This research suggests that measures must be taken to control the point source pollutants of phosphorus in Xiangxi River in order to protect Xiangxi Bay of the Three-Gorges Reservoir.     

三峡库区古夫河水质时空分异特征

以湖北省神农架林区和兴山县境内长江三峡库区香溪河支流古夫河为研究对象,于2010年8月-2011年7月在整条河流中选取20个采样点,进行样本采集,并测定溶解氧、碱度、硬度、电导率、总磷、总氮、化学需氧量、二氧化硅、总有机碳共9项水质指标,运用多元统计方法,分析水质的时空分异特征.依据研究区土地利用类型差异,将20个采样点分成4组,即森林(A组)、耕地(B组)、水库(C组)和村镇(D组);根据该区域的水文节律,将5-10月归为湿季,其余月份为干季.判别分析和方差分析结果表明,古夫河水质具有时空显著性差异:总磷、二氧化硅、电导率、化学需氧量、总硬度和总碱度等指标具有空间显著性差异;总氮、化学需氧量、溶解氧、二氧化硅和总有机碳与季节存在显著相关性,所测9项水质指标在不同空间类别上呈现出显著的季节变化.主成分分析表明,不同空间类别上的干湿季节引起水质变化的主导因子是不同的:A组中,湿季主要体现为二氧化硅和总有机碳,干季主要体现为总磷、二氧化硅、总有机碳和化学需氧量,该组水质主要受地表径流、地质成因和风化作用等自然因素的影响;B组中,湿季主要体现为硬度和总有机碳,干季主要体现为总磷、化学需氧量、总碱度和总硬度,该组除了受自然因素的影响,还受如农业径流、未处理的生活污水排放等人为因素影响;C组中,湿季主要体现为二氧化硅、总氮和总磷,干季主要体现为总氮、总有机碳和二氧化硅,该组主要受农业径流、地表径流以及未经处理的生活污水等的影响;D组中湿季主要体现为二氧化硅、总氮和总磷,干季主要体现为碱度、硬度、总氮和总有机碳,该组主要受村镇生活污水和农业径流等的影响.结果表明,古夫河水质受自然和人为因素影响而发生变化,其中受人为因素影响更大.因此,加强水资源的管理和保护,改善水质,做好水源地的长期水质监测显得尤为重要.     

底栖动物功能摄食类群对酸性矿山废水的响应

为研究底栖动物功能摄食类群对酸性矿山废水的响应机理及高岚河硫铁矿对香溪河生态环境的影响状况,2006年9月、11月及2007年1月、3月、5月、7月对高岚河3个河段12个样点(受损河段G1—G3、恢复河段G4—G8、对照河段D1—D4)底栖动物进行了调研,同时测定了各样点水体金属含量(Cd、Cr、Cu、Mn、Pb、Zn、Fe、Al、Ca和Mg)、pH值、电导、水温、总溶解性固体、盐度、溶氧、流速、水深、水面宽度等理化指标。对3个河段底栖动物群落功能摄食类群群落结构及理化指标进行了对比分析,结果表明,受酸性矿山废水的影响,受损河段金属含量及电导、总固体悬浮物明显高于对照河段和恢复河段,受损河段pH值显著低于其他河段;而对照河段和恢复河段各项理化指标不存在明显差异。共采集底栖动物213种,隶属7纲,59科,四节蜉(Baetis sp.)、侧枝纹石蛾(Ceratopsyche sp.)、锯形蜉(Serratella sp.)和扁蜉(Heptagenia sp.)为研究区域优势类群;功能摄食类群相对丰度收集者最大,刮食者和滤食者次之,捕食者和撕食者最小,分别为48.8%、20.6%、17.0%、9.0%、4.7%。受损河段底栖动物各功能摄食类群密度和生物多样性指数明显低于对照河段和恢复河段,且组成相对单一;刮食者对酸性矿山废水反应最为敏感。非度量多维标度排序和多响应置换过程分析表明,受损河段底栖动物各功能摄食类群群落结构同对照河段和恢复河段存在较大差异,而对照河段和恢复河段群落结构相似性较高。典型对应分析发现,矿山酸性废水的排放是影响底栖动物功能摄食类群分布的主要因素。     

基于氮磷比解析太湖苕溪水体营养现状及应对策略

生态化学计量学是评价水体营养状态的重要手段,利用其氮磷比指标探讨了我国太湖主要入湖河流苕溪的营养状态。野外监测结果显示,苕溪水体氮素超标严重,磷素污染轻度,硝酸盐、颗粒态磷为氮磷的主要赋存形态,且氮磷浓度呈现相似的季节变化规律,表明苕溪主要受农业面源污染影响。氮磷比分析表明,苕溪水体春、秋季处于磷素限制状态,夏季适合藻类生长,冬季低温条件下不利于藻类的大量繁殖;苕溪生物量增长受磷素限制,线性拟合亦显示其氮磷比主要受磷素波动的调控;苕溪干流大面积暴发蓝藻水华的风险较部分支流及死水区低,苕溪水入湖后,特别是夏季其暴发风险将显著提高。针对苕溪水体的富营养化现状,提出若干条水质改善应对策略。     

Water eutrophication evaluation based on rough set and petri nets: A case study in Xiangxi-River,Three Gorges Reservoir

After impoundment of the Three Gorges Reservoir (TGR), the water area of Xiangxi River becomes a typical area of reservoir tributaries where eutrophication develops and water bloom occurs. In order to assess the eutrophication status in Xiangxi River faster and more accurate, an integrated model (RSPN) for eutrophication assessment based on eleven monitoring sections samples in Xiangxi River from 2015 to 2016, which integrates rough set theory (RST) and petri nets (PN), is presented. Firstly, RST was employed to remove redundant eutrophication features and simple eutrophication information, so that the minimal eutrophication assessment rules can be obtained and the eutrophication rank was roughly assessed. Secondly, the PN structure was built and the eutrophication rank was completely realized through matrix operation of PN. Finally, comparison using RSPN and other classical classification algorithms was performed. The results reveal that the RSPN model can accurately and efficiently analyze the relation between condition indicators and variations of eutrophication degree. Therefore, the RSPN model is a promising alternative method to develop a water eutrophication information system and offers decision rules base for the utility management as well as operations staff.